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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der einleitend
beschriebenen Art so auszugestalten, daß der Schutz auch in großen Tiefen über den
gesamten Umfang der Rohrschüsse wirksam bleibt und nicht von den jeweils herrschenden
Wasserdrücken
abhängig ist, wobei die Vorrichtung leicht montierbar und kostengünstig auszuführen
sein soll.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß die Schutzschicht
wenigstens einen wasserdurchlässigen, das Rohr ringförmig umgebenden, verkleinerbaren
Hohlraum aufweist. Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung kann der Hohlraum
der Schutzschicht von einem zumindest außenseitig geschlossenen, im Abstand vom
Rohrschuß vorgesehenen Hohlzylinder gebildet sein. Eine andere Möglichkeit besteht
darin, die Schutzschicht aus offenzelligem Schaum- und Leichtstoff auszubilden.
Sie kann auch aus einem füll- und entleerbarem Gummischlauch gebildet sein. Weitere
Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 5 bis 9.
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Allen Ausführungsformen der Erfindung ist gemeinsam, daß sie jeweils
wenigstens einen wasserdurchlässigen Hohlraum aufweisen.
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Alle Ausführungsformen weisen die Gemeinsamkeit auf, daß sie Stützgerüste,
nämlich Hohlzylinder oder Porenstruktur vorsehen, die in ihrer Stützfunktion durch
die Anwesenheit von Wasser nicht beeinträchtigt werden, wobei cs keine Rolle spielt,
welchen Druck das Wasser an der Stelle der Schutzschicht jeweils aufweist Die vorgeschlagenen
Ausführungsformen sind daher vom jeweils herrschenden Wasserdruck unbeeinflußt mit
dem Ergebnis, daß das Wasser nicht in der Lage ist, Gebirgskräfte, die eine Formänderung
der Schutzschicht bewirken, zu übertragen und somit die beabsichtigte Schutzfunktion
der Vorrichtung zu beeinträchtigen.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist auch konstruktiv einfach und
leicht anzubringen. Ebenso wie die einzlenen Rohrschüsse eines Rohrstranges besteht
die als Hohlzylinder vorgesehene Schutzschicht z. B. ebenfalls aus Asbestzement.
Asbestzement hat den Vorteil, korrosionsfest zu sein und wird deshalb als Ausbaumaterial
von wasserführenden Tiefbrunnen besonders bevorzugt. Die Verformbarkeit dieses Asbestzementes
ist jedoch nicht besonders hoch und vor allem wesentlich niedriger als jene von
Stahl. Daneben ist Asbestzement ein vergleichsweise preiswerter Werkstoff. Durch
die Schutzschicht wird das Asbestzementrohr Beschädigungen durch eine eine horizontale
Komponente aufweisende horizontale Verschiebung des Gebirges im wesentlichen dadurch
geschützt, daß zunächst unter dem Einfluß der Gebirgskräfte die Schutzschicht nachgibt
bzw. birst und somit einen Abbau der schädlichen Gebirgskräfte bewirkt, ohne daß
diese den Ausbau des Rohrstranges beschädigen können. Im konkreten Falle geschieht
das dadurch, daß die Schutzschicht in Richtung auf den Rohrstrang ausweicht und
gegebenenfalls abschert und dabei die Gebirgskräfte abzubauen vermag.
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Es ist nicht notwendig, daß der gesamte Rohrstrang mit der Schutzschicht
bekleidet wird. Vielmehr genügt es, diese Bekleidung nur auf den Bereich gefährdeter
Erdschichten zu beschränken. In derartigen Bereichen aber kann es durchaus auch
sinnvoll sein, gemäß AnspruchS einzelne zwischen den Rohrschüssen befindliche Kupplungsglieder
mit der Schutzschicht zu versehen. Auf diese Weise erhalten die Kupplungsglieder
ebenfalls einen wirksamen Schutz und es ist vor allen Dingen gewährleistet, daß
Sande oder dergleichen nicht im Bereich der Kupplungen in den Hohlraum zwischen
dem Rohrstrang und der Schutzschicht eindringen und zu Verstopfungen führen können.
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Da nicht ausgeschlossen werden kann, daß sich die Schutzschicht unter
dem Einfluß der Gebirgskräfte soweit verformt, daß sie abschert, wird gemäß einem
weiteren Merkmal der Erfindung vorgeschlagen, daß die Schutzschicht von außen mit
einer zumindest teilweise geschlossenen insbesondere elastischen Gummihaut umgeben
wird. Eine derartige Gummihaut ist verhältnismäßig billig und einfach aufzubringen.
Im Falle eines Risses oder einer Bruchstelle in der Schutzschicht deckt sie diese
Stelle wirksam ab und verhindert, daß an solch einer Stelle verstopfende Medien
eindringen können. Andererseits verhindert diese Gummihaut auch nicht das Ausströmen
von Druckwasser aus dem Ausbau und der ihn umgebenden Schutzschicht, da sie bei
Überschreiten eines bestimmten Druckes von der Schutzschicht abhebt und das Wasser
ausströmen läßt.
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Bei der Ausführung einer Schutzschicht aus Scháumstoff war nach dem
in Betracht gezogenen Stande der Technik vorgesehen worden, diesen Schaumstoff mit
Bandagen auf der Außenseite des Rohrschusses zu befestigen. Solche Bandagen haben
sich jedoch als unwirksam erwiesen, da sie sich beim Absenken von mit Schaumstoff
versehenen Rohrschüssen in großen Tiefen lockerten, weil der Schaumstoff von dem
Druck des Wassers zusammengedrückt wurde. Die Folge davon war, daß die Schaumstoffbekleidungen
locker wurden und das Bestreben hatten, nach oben aus dem Bohrloch heraus aufzuschwimmen.
Wenngleich eine solche Gefahr bei der Verwendung von offenzelligem Schaumstoff als
Umkleidung von Rohrschüssen nicht unmittelbar gegeben ist, so hat es sich als wirksam
erwiesen, die Schutzschicht aus Schaumstoff mit schmalen, insbesondere elastischen
Gummistreifen zu umschließen. Dabei der Verwendung von Schaumstoff als Schutzschicht
die Gefahr des Eindringens von verstopfenden Sanden so gut wie nicht besteht, ist
es auch nicht notwendig, hier eine zusammenhängende Außenhaut aus Gummi überzustülpen.
In diesem Falle genügt es, schmale Gummistreifen vorzusehen, deren Anwesenheit sich
hauptsächlich auf die Befestigung der Schutzschicht'aus Schaumstoff am Rohrschuß
beschränkt.
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Zur Aufnahme von Gebirgskräften wird die Schutzschicht aus Schaumstoff
durch ihre Fähigkeit zur Formänderung mit nur geringen Kräften befähigt. Um dieses
Ausweichen auch einer als Hohlzylinder ausgeführten Schutzschicht zu verbessern,
sind besondere Maßnahmen vorgesehen, die gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung
darin bestehen, zwischen dem Rohrschuß und dem ihn umgebenden Hohlzylinder Abstandshalter
von geringer Festigkeit vorzusehen.
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Beim Angriff der Gebirgskräfte verformen sich diese Abstandshalter
oder bersten und geben damit den Weg frei, der notwendig ist zum Abbau der Gebirgskräfte.
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Natürlich bewegt sich der beaufschlagte Teil des Hohlzylinders unter
dem Einfluß der Gebirgskräfte bei verformten Abstandshalter auf den betreffenden
Rohrschuß zu. Das ist aber unbedenklich, weil eine solche Verlagerung der Schutzschicht
im Regelfalle nur eine Änderung des Ringraumes zur Folge hat, der den Rohrschuß
umgibt. In der konstruktiven Ausführung können solche Abstandshalter aus dünnwandigen
Deckeln bestehen, womit insbesondere die oberen Stirnseiten der einzelnen Hohlzylinder
bzw. Kupplungs-' teile bedeckt sind und die in ihrer Mitte eine Bohrung aufweisen,
die groß genug ist zur Aufnahme des Rohrschusses. Da für die Verbindung der einzelnen
Rohrschüsse miteinander ohnehin Kupplungsglieder
erforderlich sind,
bot es sich an, diese Kupplungsglieder gleichzeitig auch als Träger für die Schutzschicht
vorzusehen. Vor allem die Hohlzylinder eigneten sich dazu, mit Hilfe von einfachen
zusätzlichen Mitteln an den Kupplungsgliedern aufgehängt zu werden. Solche Mittel
bestehen beispielsweise in der Form eines Flanschdeckels, der auf die obere Stirnseite
eines Kupplungsteiles gestülpt wird und seitliche Ösen aufweist, worin jeweils ein
Seil aus Stahl oder Kunststoff befestigt wird, welches an seinem unteren Ende den
nachfolgenden Hohlzylinder der Schutzschicht trägt.
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Eine derartige Aufhängung ist beispielsweise gelenkig, so daß sie
aus Auslenken der Schutzschicht unter der Wirkung von Gebirgskräften nicht behindert.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand von mehreren Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 schematisch und nicht-maßstäblich den Ausbau
eines Tiefbrunnens im Längsschnitt, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie I-I der F i
g. 1, F i g. 3 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung im
Längsschnitt, F i g. 4 eine Einzelheit der Ausführung nach F i g. 3 in etwas vergrößertem
Maßstab, F i g. 5 eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt und
F i g. 6 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung im Längsschnitt.
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Das Bohrloch 10 eines Tiefbrunnens nach F i g. 1 führt durch mehrere
Erdschichten. Als oberste Schicht sei eine Kiesschicht 11 angenommen, darauf folgt
eine Tonschicht 12, daran anschließend nach unten folgend eine gemischte Sand- und
Kiesschicht 13, die von einem stark geneigten Braunkohlenflöz 14 unterbrochen wird.
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Zum Zwecke der Gewinnung der Braunkohle ist es erforderlich, das Bohrloch
10 für den Tiefbrunnen noch weit bis unterhalb dieses Braunkohlenflözes 14 abzuteufen,
um sicherzugehen, daß auch alles Wasser aus dem Braunkohlenflöz 14 entfernt wird.
Bei genügender Teufe stellt sich der Grundwasserspiegel ungefähr entlang der gestrichelten
Linie 15 ein. Das Bohrloch 10 erreicht Teufen zwischen 300 und 500m bei einem Durchmesser
zwischen 1,5 und 1,7 m. Nach diesem Längen Durchmesserverhältnis handelt es sich
um eine verhältnismäßig schlanke Bohrung, die einen Innenausbau 16 erfordert, will
man daraus Grundwasser fördern.
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Dieser Innenausbau 16 besteht zunächst aus einem wiedergewinnbaren
Stahlausbau 17, der sich mit großem Durchmesser vom Rand 18 ausgehend durch die
erste Kiesschicht 11 hinab bis zur Tonschicht 12 erstreckt. Die Länge dieses ersten
Stahlausbaues 17 beträgt etwa 40 m, sein Außendurchmesser etwa 1880mm bei einem
Innendurchmesser von ungefähr 1800 mm. Der Stahlausbau 17 dient im wesentlichen
der oberen Abstützung des Brunnenrandes 18. Daran schließt sich nach unten die eigentliche
Tiefbohrung 10 des Brunnens an. Sie weist einen Durchmesser von annähernd 1700mm
auf und erreicht eine Endteufe zwischen 350 und 450 m und tiefer.
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In dieses Bohrloch 10 ist freihängend vom Brunnenrand 18 aus der
Brunneninnenausbau 16 eingebracht, der einen äußeren Durchmesser in der Größe von
ungefähr 885 mm am Rohrschuß 21 bzw. 1020 mm an einer Kupplung aufweist. Ein zwischen
der Wandung des Bohrloches und dem Ausbau verbleibender Ringraum 19 wird abwechselnd
mit Füllkies oder Filterkies 20 verfüllt. Füllkies hat eine Kornfraktion zwischen
2 bis 8 mm und Filterkies verschiedene Fraktionen von 0,5 bis 1 mm bis hin zu 4
und 7 mm.
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Letztere werden in den Schichten verfüllt, die wasserführend sind.
Teilweise aber wird auch vorgesehen, den Ringraum zwischen der Schutzschicht und
dem Bohrloch mit flüssigem Zement zu vergießen; das geschieht besonders dann, wenn
es notwendig ist, einzelne Grundwasser führende und übereinander befindliche Schichten
voneinander zu trennen.
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Der Brunnenausbau 16 selbst besteht aus einzelnen Rohrschüssen 21,
die nach unten zur Tiefe des Bohrloches 10 hin in axialer Verlängerung über Kupplungsglieder
22 miteinander verbunden sind. Die Rohrschüsse 21 bestehen üblicherweise aus glattwandigen
Rohren, die mit ihren Stirnseiten durch einen weichen Ausgleichs- bzw. Quetschring
23 voneinander getrennt und über eine außen umgreifende Rohrkupplung 24 miteinander
verbunden sind. Dazu sind im Abstand von den Stirnseiten der Rohrschüsse 21 Umfangsnuten
25 eingebracht, die mit breiten Umfangsnuten 26 in dem umgebenden Kupplungsstück
24 fluchten. Als Kupplungselement dient ein Stahlseil 27, welches in die Umfangsnuten
25,26 eingeführt wird und so die Verbindung zwischen Rohrschuß 21 und Kupplungsteil
24 zugfest und axialbeweglich herstellt (vgl.Fig.3und5).
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Beim Ausbau von wasserführenden Tiefbrunnen bestehen die einzelnen
Rohrschüsse 21 üblicherweise aus Asbestzement, da sich dieser Werkstoff als besonders
korrosionsfest erwiesen hat. Daneben sind aber auch Ausbauten aus Stahl- bzw. Gußrohren
oder aus glasfaserverstärkten Kunststoffrohren möglich, im Einzelfalle richtet sich
die Wahl des Werkstoffes nach den vorliegenden Gegebenheiten. Eine gleiche bzw.
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ähnliche Werkstoffwahl gilt auch für die Kupplungsglieder 22.
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Auf eine Reihung von glattwandigen Rohrschüssen 21 aus Asbestzement
folgt beim Erreichen einer wasserführenden Schicht z. B. 14 ein sogenanntes Filterrohr
18, welches in seinen Abmessungen weitgehend einem einzelnen Rohrschuß 21 entspricht
und auch damit in der üblichen Weise kuppelbar ist. Nach der Darstellung der Fig.
1 folgt auf eine Anzahl von Rohrschüssen 21 und Kupplungen 22 aus Asbestzement im
Bereich des wasserführenden Kohleflözes 14 ein Filterrohrstück 28, woran sich wiederum
Ausbauteile aus Asbestzement bis zur Sohle 29 des Brunnens anschließen.
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In der F i g. 1 sind Bohrloch 10 und Brunnenausbau 16 zunächst schematisch
dargestellt.
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Wie die Darstellung andeutet, stellt das Braunkohlenflöz 14 einen
sogenannten gefährdeten Bereich dar.
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Insbesondere auf seiner Unterseite kommt es vor, daß die Schicht in
Richtung des Pfeiles 30 abgleiten kann und dabei den Ausbau des Brunnens abschert.
Die Richtung der gefährlichen Gebirgskraft ist durch den Pfeil 30 in Fig.2 dargestellt.
Theoretisch, d. h. bei fehlender Verfüllung mit Filterkies 20, könnte das Gebirge
unter der Wirkung der Kraft 30 bis zu der gestrichelten Linie 31 ausweichen bevor
es eine um den Brunnenausbau 16 gelegte Schutzschicht 32 erreicht. Aufgrund der
Anwesenheit des Filterkieses 20 ist jedoch ein solches Ausweichen nicht möglich;
vielmehr muß dafür gesorgt werden, daß die Schutzschicht 32 ausweichen kann. Das
kann sie, solange der Ringraum 19 der den Brunnenausbau 16 umgibt, freibleibt, d.
h. solange er nur mit Wasser gefüllt ist, welches einer Veränderung des Ringraumes
19 keinen Widerstand entgegensetzt.
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Nach dem Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 3 besteht der Brunnenausbau
16 aus den beiden in axialer Richtung übereinander angeordneten Rohrschüssen 21,
die
durch den stirnseitigen Ausgleichs- bzw. Quetschring 23 voneinander getrennt sind.
Diese Trennstelle wird durch eine äußere Kupplungshülse 24 überbrückt, die die Form
eines Hohlzylinders hat. Im Abstand von den Stirnseiten der Rohrschüsse 21 sind
die äußeren Umfangsnuten 25 eingebracht, die mit den inneren Umfangsnuten 26 des
Kupplungsteiles 24 fluchten und so einen etwa L-förmigen Ringraum 50 freigeben.
In diesem Ringraum 50 ist von außen her das Stahlseil 27 eingeführt, welches die
Verbindung zwischen dem jeweiligen Rohrschuß 21 und dem Kupplungsstück 24 herstellt.
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Im Abstand von der äußeren Oberfläche eines jeden Rohrschusses 21
ist die Schutzschicht 32 vorgesehen, die im vorliegenden Beispiel ebenfalls aus
einem Rohr 33 besteht. Dieses Schutzrohr 33 umgibt den jeweiligen Rohrschuß 21 konzentrisch
unter Bildung eines Ringraumes 34 um denselben. Stirnseitig sind das umgebende Rohr
33 sowie das Kupplungsteil 24 jeweils mit einem Deckel 35 abgedeckt, der eine Innenbohrung
36 zur Aufnahme des Rohrschusses 21 aufweist. Der Innendurchmesser der Bohrung 36
dieses Deckels 35 ist groß genug gewählt, um dem Rohrschuß 21 einen freien Durchtritt
zu gestatten und gleichzeitig auch dem Wasser die Möglichkeit zu bieten, in den
Ringraum 34 ungehindert ein- und auszuströmen. Die gesamte Schutzschicht 32 ist
an ihrem oberen Ende durch ein Filterstück 51 und an ihrem unteren Ende durch einen
Distanzring 52 am Ausbau des Rohrschusses 21 abgestützt.
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Auf seiner oberen Stirnseite ist über das Kupplungsstück 24 ein Flanschdeckel
37 gestülpt, welcher ebenfalls eine so große Innenbohrung 38 aufweist, daß der Durchtritt
des Rohrschusses 21 davon nicht behindert wird. Seitlich an dem Flanschdeckel 37
befinden sich Ösen 39, in denen ein Seil 40 eingehängt ist. Im vorliegenden Beispiel
handelt es sich um zwei Stahlseile 40, die einander gegenüberliegen. Die unteren
Enden dieser Seile sind in der Nähe der Stirnseite des unteren Schutzrohres 33 gelenkig
gelagert. Im einzelnen ist die konstruktive Ausführung einer derartigen Lagerung
der F i g. 4 zu entnehmen. Die Lagerung besteht aus einer Gewindehülse 41, welche
senkrecht in die Wandung des Schutzrohres 33 eingeschraubt ist und deren innere
lichte Weite von einem Bolzen 42 radial durchdrungen wird. Zwischen der lichten
inneren Weite der Gewindehülse 41 und dem Bolzen 42 verbleibt genügend Raum zur
Aufnahme der unteren Öse 43 des Seiles 40, welches vom Flanschring 37 ausgeht. Zum
Durchtritt des bzw.
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der Seile 40 weist der das untere Schutzrohr 33 abschließende Abstandsdeckel
35 entsprechende Ausnehmungen 44 auf.
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Wie erkennbar, sind die Schutzrohre 33 gegenüber den Rohrschüssen
21 im wesentlichen frei beweglich angeordnet. Diese freie Beweglichkeit wird nur
eingeschränkt durch die stirnseitigen Abstandsdeckel 35, mit denen die Schutzrohre
33 bzw. Kupplungen 24 bedeckt sind.
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Im allgemeinen bestehen diese Abstandsdeckel 35 aus dünnwandigem
Blech oder aus einem spröden Kunststoff. Es ist vorgesehen, daß sie beim Überschreiten
einer bestimmten Kraft 30, die beispielsweise radial von außen auf das Schutzrohr
33 wirkt, verformt werden bzw. brechen. Die Verformungs- bzw. Bruchkraft dieser
Abstandsdeckel 35 kann so fein vorbestimmt werden, daß sie in jedem Falle geringer
ist als eine Kraft, die zur Beschädigung bzw. Zerstörung des Rohrschusses 21 führen
würde. Mit dem Verformen bzw. Brechen eines
der Abstandsdeckel 35 ist üblicherweise
auch ein örtliches Brechen oder Abscheren der Schutzschicbt,32 verbunden, da sie
auf der in Kraftrichtung 30 gegenüberliegenden Seite durch die Kiesfüllung 20 eingespannt
ist, die sich selbst nicht verformen kann.
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Zur Verhinderung des Eindringens von Sanden oder Kiesen 20 in den
zwischen dem Rohrschuß 21 und dem Schutzrohr 33 befindlichen Ringraum 34 ist vorgesehen,
die benachbarten Stirnenden einzelner Schutzrohre 33 von außen mit einem weiteren
Rohrstück 45 zu überbrücken. Ein derartiges Rohrstück 45.stützt sich auf einem Ringkörper
46 geringen Querschnitts gb, welcher in der Nähe der oberen Stirnseite eines jeden
Schutzrohres 33 vorgesehen ist.
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Die Schutzrohre 33 und das überbrückende Rohrstück 45 werden von
einer Gummischicht 47 bedeckt, die aus einer hochelastischen Gummimischung besteht,,
welche in der Lage ist, bei einem möglichen Bruch des Schutzrohres 33 oder des überbrückenden
Rohrstückes.
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45 sich vor die Bruchstelle zu legen und diese abzudichten, so daß
verhindert'wird, daß verstopfende Sande in die Bruchstelle eindringen. Der noch
verbleibende Ringraum 19 zwischen dem Bohrloch 10-und der Schutzschicht 32 wird
wie üblich mit Füll- bzw.
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Filterkies 20 verfüllt; er kann aber auch mit Zement ausgegossen werden.
Die Halteseile 49'bestehen üblicherweise aus nichtrostendem Stahl. Es haben sich
aber auch hochfeste Kunststoffseile aus Nylon oder Aramidfaser bewährt.
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In Fig.S ist eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung dargestellt
Wiederum sind zwei Rohrschüsse 21 koaxial aneinanderstoßend durch ein Kupplungsstück
24 in der bereits beschriebenen Weise miteinander verbunden. Als Schutzschicht 32
ist jeder der Rohrschüsse 21 wie auch das Kupplungsstück 24 außen von einer dicken
Schicht 48 von Schaum- und Leichtstoff umgeben. Dieser Schaum- und Lçichtstoff kann
aus vorgefertigten Halbschalen bestehen, die um den fertig montierten Rohrstrang
16 während der Montage herumgelegt und damit verbunden werden.
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Als Verbindungsmittel haben sich schmale Gummistreifen 49 bewährt,
welche die Fähigkeit haben, Formänderungen des Schaumstoffes ohne Spannungsverlust
zu folgen; Als Schaumstoffe haben sich offenzellige Polyurethane bewährt. Aufgrund
der Tatsache, daß sich die Hohlräume bzw. Poren dieser Schaumstoffe mit Wasser füllen,
entsteht infolge der Schaumstoffe kein Auftrieb, so daß die Konstruktion des Ausbaus
weitgehend von unkontrollierbaren Kräften entlastet bleibt.
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Auch im Falle dieser zweiten Ausführungsform wird wiederum der zwischen
der Schutzschicht 48 und der Wandung des Bohrloches 10 verbleibende Ringraum 19
mit Kies 20 oder gegebenenfalls mit Zementmilch verfüllt. Insbesondere wird die
Porengröße des Schaumstoffes kleiner gewählt als die Körnung des Kieses; so daß
dieser nicht in die Schaumstoffe eindringen und diese verstopfen kann. Hierdurch
ist gewährleistet, daß das Wasser die Porenräume ausfüllt und darin ohne wesentliche
Behinderung strömen kann. Bei einer Formänderung der Schutzschicht 48 infolge einer
Gebirgskraft 30 wird der Schaumstoff örtlich zusammengedrückt und schafft somit
Raum für den Abbau der schädlichen Gebirgskraft. Beispielsweise läßt- sich ein Kunststoffmaterial
mit einer Dicke von 150mm um einen Weg von 100 mm komprimieren, ohne daß dabei wesentliche
Kräfte übertragen werden. Die; festigkeit des Schaumstoffes wird auch ausreichend
groß gewählt,
um der Kiesfüllung 20 standzuhalten. Hierbei werden
Festigkeiten in der Größenordnung von 7 bar als ausreichend angesehen.
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In einem dritten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung schließlich
sind die einzelnen Rohrschüsse 21 und Kupplungen 24 von schlauchartigen Gummibelägen
umgeben. Vorzugsweise werden mehrere derartige Schläuche 53 in axialer Richtung
des Ausbaus 21, 24 aneinandergereiht, da Schläuche mit geringem Querschnitt einfacher
herstellbar sind als solche mit großem.
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Diese Schläuche 53 sind, was in Fig. 6 nicht gezeigt ist, durch Ventile
miteinander verbunden und mit Wasser gefüllt, welches über diese Ventile von einer
Schlauchkammer 54 zur anderen strömen kann.
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Die Kammern 54 bilden den den Ausbau 2-1, 24 schützend umgebenden
Ringraum 19; bei der Verformung einzelner Kammern 54 infolge der Gebirgskraft kann
das Wasser über Ventile ungehindert in die benachbarten Kammern strömen. Zur Füllung
der Kammern 54 sind Schlauchleitungen (nicht gezeigt) vorgesehen, die beispielsweise
am Anschlußventil des obersten Schlauches münden.
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Der in F i g. 6 dargestellte Ausbau ist besonders geeignet für Strecken,
in denen eine Abdichtung gegenüber anderen Gebirgsschichten angestrebt wird.
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Zu diesem Zweck wird der verbleibende Restraum zwischen den Kammern
54 und der Wand des Bohrloches 10 mit flüssigem Zement 55 vergossen. Zur Stützung
der Konstruktion ist zusätzlich noch ein Drahtgeflecht 56 eingebracht, welches die
Schläuche auf dem äußeren Umfang umgibt. Zusammen mit der Zementfüllung 55 bildet
das Drahtgeflecht 56 eine äußere Stütze für die aus den Schläuchen 53 gebildeten
Ringkammern, die den Rohrschuß 21 schützend umgeben. Die Abstützung der Schlauchkammern
54 durch Zement 55 und Drahtgeflecht 56 ist andererseits erforderlich, da das in
das Erdreich eingebrachte Bohrloch 10 Ausbrechungen aufweisen kann. Bei in solche
Ausbrechungen schutzlos hineinexpandierenden Schlauchkammern 54 bestünde die Gefahr,
daß sie örtlich überdehnt werden und reißen könnten. Außerdem wären die Gummibälge,
da sie im vorliegenden Anwendungsfall mit Wasser gefüllt werden, allein, d. h.
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ohne innere oder äußere Verstärkung, nicht dazu in der Lage, ihre
Form zu bewahren.
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Beim Einbau der Konstruktion in das Bohrloch 10 sind die Gummischläuche
53 zunächst nicht gefüllt und werden im leeren Zustand auf den Rohrschuß 21 bzw.
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die Kupplung 24 aufgezogen und von außen mit dem Drahtgeflecht 56
umwickelt, wobei sich dessen Längsränder in Umfangsrichtung um einen bestimmten
Betrag überlappen. Auf diese Konstruktion wird von
außen schließlich eine ausreichende
Anzahl - von Distanzstücken 57 aufgebracht. Hierbei handelt es sich um Klötze mit
abgeschrägten Stirnflächen aus Holz, Stahl, Kunststoff, Asbestzement oder dgl.,
die entweder auf dem Drahtgeflecht oder auf den Gummibälgen 53 durch Verkleben,
Verschweißen oder Klemmen aufgebracht werden.
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Diese Konstruktion kann, da die Gummischläuche noch nicht gefüllt
sind, mit ausreichendem Platz, d. h.
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ungehindert in das Bohrloch hinabgelassen werden.
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Nach Erreichen der gewünschten Ausbautiefe werden die Kammern 54 der
Gummibälge 53 über die nicht gezeigten Anschlußschläuche und Ventile mit Druckwasser
gefüllt. Durch die Dehnung der Bälge dehnt sich das Drahtgeflecht 56, der Wert der
Überlappung seiner Längsränder verringert sich auf Null bzw. bis auf einen geringfügigen
Restbetrag und die Distanzstücke 57 gelangen mit ihren Außensieten zur Anlage an
den Wandungen des Bohrloches, womit der Dehnungsvorgang der Gummibälge 53 sein Ende
findet. Anschließend wird der durch die Distanzstücke 57 überbrückte verbleibende
Ringraum zwischen der Bohrlochwandung und dem gedehnten Drahtgeflecht 56 verfüllt.
Das geschieht entweder mit Zementmilch oder aber mit Sanden und Kiesen, je nach
Bedarf, wobei dieser Füllungsvorgang infolge der Abschrägung der Stirnflächen 58
der Distanzstücke 57 nicht behindert wird und sich auch keine Materialbrücken bilden.
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Bei einer Krafteinwirkung 30 des Gebirges auf den vorliegenden Ausbau
wird zunächst die Festigkeit des mit Zement vergossenen bzw. von der Kiesfüllung
abgestützten Drahtgeflechtes örtlich überwunden werden, was zu einer Formänderung
der Ringkammer 54 führt. Auch dieser Formänderung kann ein Widerstand entgegengesetzt
werden entsprechend dem Druck innerhalb der Ringkammern 54, welcher über die nicht
eingezeichneten Anschlüsse und Verbindungsventile einstellbar ist. Dieser Formänderungswiderstand
kann über die bezeichneten Mittel sehr feinfühlig eingestellt werden und zwar so,
daß er mit Sicherheit unterhalb der Bruchgrenze des Rohrschusses 21 bzw. der Kupplung24
bleibt. In den überwiegenden Fällen genügt der auf diese Weise der Gebirgskraft
30 entgegengestellte Formänderungswiderstand um ihre schädliche Wirkung abzubauen.
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Es ist möglich, an ein und demselben Rohrstrang 16 gleichzeitig jede
der beschriebenen Ausführungsmöglichkeiten vorzusehen. Somit kann es je nach den
geologischen Gegebenheiten vorteilhaft sein, über eine gewisse Strecke dem ersten
Ausbautyp und über andere Strecken den anderen Ausbautypen den Vorzug zu geben.